JPH0219303B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、点火コイルの一次側に設けた半導体
スイツチを点火位置で導通状態から遮断状態にす
ることにより該点火コイルの二次側に高電圧を誘
起させて点火動作を行わせる内燃機関点火装置に
関するものである。

従来技術 最近内燃機関の軽量化が図られているが、機関
の軽量化を図ると空ぶかしを行つたときや負荷が
急に軽くなつたときに機関が過回転しやすくな
り、機関が破損しやすくなる。機関の過回転を防
止する装置として、機関の回転速度を検出して設
定回転速度以上で点火動作を停止させることによ
り機関の回転を抑制する装置が種々提案されてい
るが、従来の装置では回転速度を検出するための
コイルを必要とするため発電機が大形化する欠点
があつた。

発明の目的 本発明の目的は、速度検出コイルを用いること
なく機関の過回転を防止できるようにした内燃機
関点火装置を提供することにある。

発明の構成 本発明は、内燃機関の最大進角位置を定める第
１の信号と最小進角位置を定める第２の信号とを
該機関の回転に同期して順次発生する信号コイル
と、前記第１および第２の信号を入力として前記
内燃機関の点火装置より位相が進んだ位置から該
点火位置まで持続する点火制御信号を発生する点
火制御信号発生回路と、点火コイルの一次側に設
けられ前記点火制御信号により制御されて該点火
制御信号が発生している間導通し該点火制御信号
の消滅により遮断する一次電流制御用半導体スイ
ツチとを備えて、前記半導体スイツチの遮断によ
る前記点火コイルの一次電流の変化による前記点
火コイルの２次コイルに高電圧を誘起させて点火
動作を行わせる内燃機関点火装置に機関の過回転
を防止する機能を持たせたものであつて、本発明
においては、前記第１の信号を波形整形して第１
のパルスを発生する第１のパルス発生回路と、前
記第２の信号を波形整形して第２のパルスを発生
する第２のパルス発生回路と、前記第２のパルス
によりトリガされて一定の時間幅の第１の矩形波
信号を発生する第１の単安定マルチバイブレータ
と、前記第１の矩形波信号と第１のパルスとを入
力として前記第１の矩形波信号が発生している間
に前記第１のパルスが発生したときに過回転検出
信号を出力する過回転検出回路と、前記過回転検
出信号によりトリガされて第２の時間幅の第２の
矩形波信号を発生する第２の単安定マルチバイブ
レータと、前記制御信号と前記第２の矩形波信号
とを入力として前記第２の矩形波信号が発生して
いないときにのみ前記半導体スイツチへの前記点
火制御信号の供給を許容する過回転防止用ゲート
回路とが設けられている。そして前記第１の時間
幅は前記内燃機関の回転速度が設定値に達したと
きの前記第２のパルスの発生時刻から次の第１の
パルスの発生時刻までの時間に等しく設定され、
前記第２の時間幅は前記回転速度が設定値に達し
たときの前記第１のパルスの時間間隔以上に設定
されている。

実施例 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

本考案の点火装置においては点火コイルの一次
側に設けられた一次電流制御用半導体スイツチを
連通状態から遮断状態にすることにより点火動作
を行わせる電流遮断型の点火回路を用いるが、該
点火回路は基本的には第１図または第２図に示す
ように構成される。第１図の回路においては、点
火コイル１の一次コイル１ａと直列に一次電流制
御用半導体スイツチ２が接続され、一次コイル１
ａとスイツチ２との直列回路の両端にバツテリ等
の直流電源３が並列に接続されている。図示しな
い機関の気筒には点火プラグ４が取付けられ、点
火コイル１の２次コイル１ｂの出力電圧が該点火
プラグ４に印加されている。半導体スイツチ２は
制御端子２ａに点火制御信号発生回路５から点火
制御信号Vsが与えられている間導通し該点火制
御信号が消滅したときに遮断するスイツチで、こ
のスイツチとしては通常単一のトランジスタまた
はダーリントン接続された複合トランジスタが用
いられる。この点火回路においては、点火位置で
点火制御信号Vsが消滅すると同時にスイツチ２
が導通状態から遮断状態になる。これによりそれ
まで流れていた点火コイルの一次電流が遮断され
るため、該点火コイルの鉄心中で大きな磁束変化
が生じ、その二次コイル１ｂに高電圧が誘起す
る。従つて、点火プラグ４に火花が生じ、機関が
点火される。点火制御信号発生回路５は信号コイ
ル６の出力を入力として所定の点火制御信号を発
生する。信号コイル６は機関と同期回転する信号
発電機内に設けられ、機関の点火位置の最大進角
位置を定める第１の信号と最小進角位置（機関の
低速時の点火位置）を定める第２の信号とを順次
発生する。上記点火制御信号発生回路５は上記第
１の信号と第２の信号とにより定められる進角範
囲で機関の点火位置を回転速度に応じて進角させ
るように上記点火制御信号を発生する。

第２図の点火回路においては機関と同期回転す
る発電機内に設けられたエキサイタコイル７が点
火コイルの一次コイル１ａに対して並列に接続さ
れ、一次電流制御用半導体スイツチ２は一次コイ
ル１ａに対して並列に接続されている。

第２図の点火回路においては、エキサイタコイ
ル７に図示の矢印方向の電圧が誘起している間に
半導体スイツチ２に点火制御信号が与えられ、エ
キサイタコイル７からスイツチ２を通して流れる
電流が充分大きくなる位置に設定された点火位置
で点火制御信号が零になつてスイツチ２が遮断状
態にされる。これによりエキサイタコイルに高い
電圧が誘起し、この電圧が点火コイル１により昇
圧されて点火用の高電圧が得られる。

第３図を参照すると、上記のような電流遮断型
の点火装置に過回転防止機能を持たせる本発明の
装置の一実施例が示している。同図において１０
は信号コイル６が発生する第１の信号Ｓ１を波形
整形して第１のパルスＰ１を発生する第１のパル
ス発生回路、１１は信号コイル６が発生する第２
の信号Ｓ２を波形整形して第２のパルスＰ２を発
生する第２のパルス発生回路である。１２は第２
のパルスＰ２によりトリガされて第１の時間幅の
矩形波信号Ｑ１を発生する第１の矩形波信号発生
回路で、上記第１の矩形波信号Ｑ１は第１のパル
スＰ１とともに過回転検出回路１３に入力されて
いる。過回転検出回路１３は例えばアンド回路か
らなり、第１の矩形波信号Ｑ１と第１のパルスと
が同時に入力されたときに過回転検出信号Pnを
出力する。この過回転検出信号Pnは第２の単安
定マルチバイブレータ１４にトリガ信号として入
力され、第２の単安定マルチバイブレータ１４は
第２の時間幅の矩形波信号Ｑ２を出力する。点火
制御信号発生回路５は第１のパルスＰ１と第２の
パルスＰ２とを入力として点火制御信号Vsを出
力する。第２の矩形波信号Ｑ２と点火制御信号
Vsとは過回転防止用ゲート回路１５に入力され、
ゲート回路１５は第２の矩形波信号Ｑ２が発生し
ていないときにのみ半導体スイツチ２への点火制
御信号Vsの供給を許容する。

上記実施例において、信号コイル６は例えば第
４図Ａのように第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２
とを機関の回転に同期して順次発生しており、こ
れら第１の信号Ｓ１および第２の信号Ｓ２はそれ
ぞれ第１および第２のパルス発生回路１０および
１１により第１のパルスＰ１（第４図Ｂ）および
第２のパルスＰ２（第４図Ｃ）に変換される。第
２のパルスＰ２が発生すると第１の単安定マルチ
バイブレータ１４がトリガされるため該マルチバ
イブレータが第１の時間幅Ｔ１の第１の矩形波信
号Ｑ１を発生する。この第１の矩形波信号の時間
幅Ｔ１は内燃機関の回転速度が設定値に達したと
きの前記第２のパルスＰ２の発生時刻から次の第
１のパルスＰ１の発生時刻までの時間Taに等し
く設定されている。機関の回転速度が設定値より
低いときには、第４図Ｂ乃至Ｄに示すように、第
２のパルスＰ２が発生してから第１のパルスＰ１
が発生するまでの時間Taが第１の時間幅Ｔ１よ
り長いため、過回転検出回路１３は過回転検出信
号Pnを出力しない。従つて第２の単安定マルチ
バイブレータ１４はトリガされず、第２の矩形波
信号Ｑ２は出力されない。本実施例では第２の単
安定マルチバイブレータ１４がトリガされたとき
に低レベルの矩形波信号を発生するように構成さ
れているため、このとき第２の単安定マルチバイ
ブレータの出力端子は第４図Ｅに示すように高レ
ベル（論理値が「１」の状態）に保持されてい
る。本実施例では、過回転防止用ゲート回路１５
がアンド回路からなつている。従つて機関の回転
速度が設定値より低いときには、点火制御信号発
生回路５が点火制御信号Vs（第４図Ｆ）を発生す
る毎にゲート回路１５が第４図Ｇに示すように点
火制御信号Vs′を出力し、この点火制御信号が一
次電流制御用半導体スイツチ２の制御端子２ａに
与えられる。従つて点火制御信号Vs′が高レベル
になる時間toで半導体スイツチ２が導通し、該制
御信号Vs′が低レベルになる時刻tiにおいて半導
体スイツチ２が遮断状態になつて点火動作が支障
なく行われる。

これに対し、機関の回転速度が設定値以上のと
きには、第５図Ａ乃至Ｃに示したように、第２の
パルスＰ２が発生してから第１のパルスＰ１が発
生するまでの時間Taが第１の矩形波信号Ｑ１の
時間幅Ｔ１以下になるため、第１のパルスＰ１が
発生すると同時に過回転検出回路１３が過回転検
出信号Pnを出力し、第２の単安定マルチバイブ
レータ１４をトリガする。従つて第５図Ｅに示す
ように、第２の単安定マルチバイブレータ１４が
低レベルの（論理状態が「０」の）第２の矩形波
信号Ｑ２を出力する。この第２の矩形波信号Ｑ２
の時間幅Ｔ２は、機関の高速回転時の点火位置
（最大進角位置）を定める第１のパルスＰ１の設
定回転速度における時間間隔Tb以上に（例えば
1.5倍程度に）設定されている。従つて点火制御
信号Vsが発生したときにゲート回路１５の単安
定マルチバイブレータ１４側の入力端子が低レベ
ルにあるため、ゲート回路１５は点火制御信号を
出力しない。点火制御信号が出力されないと点火
動作は行なわれず、機関が失火してその回転速度
が低下する。なお第５図Ｇにおいて破線で示した
波形は点火制御信号Vs′のうち第２の矩形波信号
Ｑ２により阻止された部分を示しており、実線で
示した部分はゲート回路１５から実際に出力され
る信号を示している。この例では一度点火動作が
阻止された後、ゲート回路１５から時間幅の短い
信号Vssが発生するため、この信号が消滅する時
刻tiにおいて点火動作が行なわれる。従つてこの
例では、機関の点火が１回置きに阻止され、機関
の回転速度が低下させされる。このように機関の
点火を１回置きに阻止して過回転を防止すると、
排出される未燃焼ガスの量を少なくすることがで
きる。なお第２の矩形波信号の時間幅Ｔ２を第１
のパルスＰ１の時間間隔Tbにほぼ等しくしてお
くと、設定回転速度以上で機関を完全な失火状態
にすることが出来る。

次に第６図を参照すると、上記の実施例を更に
具体化した実施例が示してある。本実施例におい
ては、第１のパルス発生回路１０がダイオードＤ
１、抵抗Ｒ１、トランジスタTr１及びインバー
タIN１からなり、第２のパルス発生回路１１が
ダイオードＤ２，Ｄ３、抵抗Ｒ２，Ｒ３及びトラ
ンジスタTr２からなつている。なお第６図にお
いて白丸が付された各端子は直流制御電源（この
例ではバツテリ３）の非接地側端子に接続されて
いる。第１のパルス発生回路１０においては、信
号コイル６が図示の実線矢印方向の第１の信号Ｓ
１を誘起すると該信号が所定のスレシヨールドレ
ベル以上になつている間だけトランジスタTr１
が導通し、その間該トランジスタのコレクタの電
位が低下する。従つて第１の信号がスレシヨール
ドレベル以上になつている間だけインバータIN
１の出力端子の電位が上昇し、第４図Ｂに示すよ
うな第１のパルスＰ１が得られる。第２のパルス
発生回路１１においては、信号コイル６から発生
する図示の破線矢印方向の第２の信号が所定のス
レシヨールドレベル以上になつている間だけトラ
ンジスタTr２が導通状態から遮断状態になり、
該トランジスタのコレクタに第４図Ｃに示すよう
な第２のパルスＰ２が発生する。第１の単安定マ
ルチバイブレータ１２は抵抗Ｒ４乃至Ｒ７、コン
デンサＣ１、トランジスタTr３、及び比較器CP
１からなり、トランジスタTr３のベースに抵抗
Ｒ４を介して第２のパルスＰ１が印加されてい
る。このマルチバイブレータにおいて第２のパル
スが与えられないときにはトランジスタTr３が
遮断状態のため、コンデンサＣ１は図示しない電
源により抵抗Ｒ５を介して図示の極性に充電され
ている。このときコンデンサＣ１の端子電圧が抵
抗Ｒ７の端子電圧より高いため比較器CP１の出
力端子の電位は接地電位にある。この状態で第２
のパルスＰ１が与えられるとトランジスタTr３
が導通してコンデンサＣ１を放電させるため比較
器CP１の出力端子の電位が高レベルになる。第
２のパルスが消滅した後コンデンサＣ１は抵抗Ｒ
５の抵抗値とコンデンサＣ１の静電容量により定
まる時定数により、充電され、該コンデンサの端
子電圧が抵抗Ｒ７の端子電圧以上になつたときに
比較器CP１の出力端子の電位が接地電位になる。
従つて比較器の出力端に第４図Ｄに示すような第
２の矩形波信号Ｑ１が得られ、ここで矩形波信号
Ｑ１の時間幅は、コンデンサＣ１の充電時定数に
より定められる。

過回転検出回路１３はインバータIN２、抵抗
Ｒ８，Ｒ９、及びトランジスタTr４からなつて
いて、インバータIN２に第１のパルスＰ１が与
えられ、トランジスタTr４のコレクタが前記比
較器CP１の出力端に接続されている。この過回
転検出回路においては第１のパルスが与えられな
いときにトランジスタTr４にベース電流が与え
られて該トランジスタが導通しており、そのコレ
クタの電位が接地電位にある。また前記比較器
CP１の出力端子が接地電位にあるときにもトラ
ンジスタTr４のコレクタは接地電位にある。第
１のパルスＰ１が発生すると、インバータIN２
の出力端の電位が低レベルになるためトランジス
タTr４が遮断状態になる。このとき前記比較器
CP１の出力端の電位が高レベルになつていると
（第１の矩形波信号Ｑ１が発生していると）トラ
ンジスタTr４のコレクタの電位が高レベルにな
り、第５図Ｄに示すように過回転検出信号Pnが
得られる。

第２の単安定マルチバイブレータ１４は抵抗Ｒ
１０ないしＲ１４、トランジスタTr５乃至Tr
７、及びコンデンサＣ２により構成されていて、
トランジスタTr５のベースが抵抗Ｒ１０を介し
て前記トランジスタTr４のコレクタに接続され、
トランジスタTr７のコレクタが点火制御信号発
生回路５の出力端子に接続されている。点火回路
の一次電流制御用半導体スイツチ２はエミツタを
接地したトランジスタからなり、該トランジスタ
のコレクタは点火コイルの一次コイルの接地側の
端子に、またベースは前記トランジスタTr７の
コレクタと点火制御信号発生回路５の出力端子と
の接続点にそれぞれ接続されている。

本実施例では、点火制御信号発生回路５の出力
端子と単安定マルチバイブレータ１４の出力端子
（トランジスタTr７のコレクタ）とを相互に接続
することにより、アンド回路が構成され、このア
ンド回路により、過回転防止用ゲート回路１５が
構成されている。

第２の単安定マルチバイブレータ１４において
は、過回転検出信号Pnが与えられていないとき
にトランジスタTr５乃至Tr７が遮断状態にあ
る。過回転検出信号Pnが与えられた時にはトラ
ンジスタTr５が導通し、これによりトランジス
タTr６及びTr７が導通してトランジスタTr７の
コレクタの電位が低下（第２の矩形波信号Ｑ２が
発生）する。過回転検出信号Pnが消滅した後は、
コンデンサＣ２の電荷によりトランジスタTr５
にベース電流が与えられて該トランジスタが導通
状態に保持され、これによりトランジスタTr６
及びTr７が導通状態に保持される。コンデンサ
Ｃ２の放電が完了するとトランジスタTr５乃至
Tr７が遮断（第２の矩形波信号Ｑ２が消滅）す
る。従つてこの単安定マルチバイブレータ１４に
おいては、コンデンサＣ２の放電時定数により第
２の矩形波信号Ｑ２の時間幅Ｔ２が決まる。トラ
ンジスタTr７のコレクタの電位が低下している
とき（第２の矩形波信号Ｑ２が発生していると
き）には、点火制御信号Vsが発生しても一次電
流制御用半導体スイツチ２としてのトランジスタ
にはベース電流が与えられず、該トランジスタは
導通しない。従つて点火動作は行なわれず、機関
が失火してその回転速度が低下する。過回転検出
信号Pnが発生せず、トランジスタTr７が導通し
ないとき（第２の矩形波信号Ｑ２が発生しないと
き）には一次電流制御用半導体スイツチとしての
トランジスタに点火制御信号Vs′が与えられるた
め、点火動作は支障無く行われる。

上記の実施例では、第２の矩形波信号Ｑ２を低
レベルの（論理状態が「０」の）信号としたが、
この信号を高レベルの（論理状態が「１」の）信
号としても、過回転防止用ゲート回路１５の論理
を適当に構成することにより上記と同様の動作を
行わせることができる。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、速度検出コイ
ルを用いることなく、純電子的な構成で機関の過
回転を防止することができ、発電機の構成を簡単
にすることができる。また単安定マルチバイブレ
ータの出力の時間幅を調整することにより、設定
回転速度の調整を自由に行うことができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明で用いる
点火回路の異なる構成例を示した回路図、第３図
は本発明の実施例の要部の基本的な構成を示した
ブロツク図、第４図および第５図は第３図の実施
例の動作を説明するための信号波形図、第６図は
第３図の構成を更に具体化した実施例を示した回
路図である。 １……点火コイル、２……一次電流制御用半導
体スイツチ、４……点火プラグ、５……点火制御
信号発生回路、１０……第１のパルス発生回路、
１１……第２のパルス発生回路、１２……第１の
単安定マルチバイブレータ、１３……過回転検出
回路、１４……第２の単安定マルチバイブレー
タ、１５……過回転防止用ゲート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の最大進角位置を定める第１の信号
   と最小進角位置を定める第２の信号とを該機関の
   回転に同期して順次発生する信号コイルと、前記
   第１および第２の信号を入力として前記内燃機関
   の点火位置より位相が進んだ位置から該点火位置
   まで持続する点火制御信号を発生する点火制御信
   号発生回路と、点火コイルの一次側に設けられ前
   記点火制御信号により制御されて該点火制御信号
   が発生している間導通し該点火制御信号の消滅に
   より遮断する一次電流制御用半導体スイツチとを
   備え、前記半導体スイツチの遮断による前記点火
   コイルの一次電流の変化により前記点火コイルの
   ２次コイルに高電圧を誘起させて点火動作を行わ
   せる内燃機関点火装置において、前記第１の信号
   を波形整形して第１のパルスを発生する第１のパ
   ルス発生回路と、前記第２の信号を波形整形して
   第２のパルスを発生する第２のパルス発生回路
   と、前記第２のパルスによりトリガされて一定の
   時間幅の第１の矩形波信号を発生する第１の単安
   定マルチバイブレータと、前記第１の矩形波信号
   と第１のパルスとを入力として前記第１の矩形波
   信号が発生している間に前記第１のパルスが発生
   したときに過回転検出信号を出力する過回転検出
   回路と、前記過回転検出信号によりトリガされて
   第２の時間幅の第２の矩形波信号を発生する第２
   の単安定マルチバイブレータと、前記制御信号と
   前記第２の矩形波信号とを入力として前記第２の
   矩形波信号が発生していないときにのみ前記半導
   体スイツチへの前記点火制御信号の供給を許容す
   る過回転防止用ゲート回路とを具備し、前記第１
   の時間幅は前記内燃機関の回転速度が設定値に達
   したときの前記第２のパルスの発生時刻から次の
   第１のパルスの発生時刻までの時間に等しく設定
   され、前記第２の時間幅は前記回転速度が設定値
   に達したときの前記第１のパルスの時間間隔以上
   に設定されていることを特徴とする内燃機関点火
   装置。